特許 7031815 サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-28

(45)【発行日】2022-03-08

(54)【発明の名称】サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/345 20060101AFI20220301BHJP

   B41J 2/325 20060101ALI20220301BHJP

   B41J 2/335 20060101ALI20220301BHJP

【ＦＩ】

B41J2/345 Z

B41J2/325 A

B41J2/335 101Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2016203459

(22)【出願日】2016-10-17

(65)【公開番号】P2018065254

(43)【公開日】2018-04-26

【審査請求日】2019-10-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000113322

【氏名又は名称】東芝ホクト電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107928

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正則

(72)【発明者】

【氏名】山内 恵

【審査官】加藤 昌伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１６９８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８０２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２８６８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４８９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１２１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６８５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－００６６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５５６８１７５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／３１５ － ２／３４５

Ｂ４１Ｊ ２／４２ － ２／４２５

Ｂ４１Ｊ ２／４７５ － ２／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放熱板と、
前記放熱板に載置された支持基板と、前記支持基板に積層されたグレーズ層と、前記グレーズ層上に設けられ主走査方向に配列された複数の発熱素子とを有するヘッド基板と、
前記放熱板に前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように載置され、接続回路が設けられた回路基板と、
前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面または前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に載置され、前記発熱素子および前記接続回路に電気的に接続された制御素子と、
前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面および前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に、前記制御素子を覆うように設けられた封止体と、
を具備し、
前記封止体は、フィラーを含有するエポキシ系樹脂であり、前記フィラーは、粒径が１乃至３０μｍの範囲に分布し、粒径が２乃至１０μｍのフィラーの占有率が重量比で６７％であり、前記封止体の表面粗さが、０．３μｍ以下であるサーマルプリントヘッド。

【請求項2】

前記フィラーは、少なくともシリカ、炭酸カルシウムのいずれかである請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項3】

前記封止体は、前記フィラーを重量比で５０乃至７０％含有する請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項4】

放熱板と、前記放熱板に載置された支持基板と前記支持基板に積層されたグレーズ層と前記グレーズ層上に設けられ主走査方向に配列された複数の発熱素子とを有するヘッド基板と、前記放熱板に前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように載置され、接続回路が設けられた回路基板と、前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面または前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に載置され、前記発熱素子および前記接続回路に電気的に接続された制御素子と、前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面および前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に前記制御素子を覆うように設けられた封止体と、を具備し、前記封止体は、フィラーを含有するエポキシ系樹脂であり、前記フィラーは、粒径が１乃至３０μｍの範囲に分布し、粒径が２乃至１０μｍのフィラーの占有率が重量比で６７％であり、前記封止体の表面粗さが０．３μｍ以下であるサーマルプリントヘッドと、
受像紙とインクリボンを前記複数の発熱素子との間に挟持し、前記受像紙と前記インクリボンを前記副走査方向に移動させるプラテンローラと、
を具備するサーマルプリンタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタに関する。

【背景技術】

【0002】

サーマルプリントヘッド（ＴＰＨ）は、発熱領域に配列された複数の抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録媒体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンタ、イメージャ、シールプリンタなどの記録機器に広く利用されている。

【0003】

サーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板上に設けられたヘッド基板および回路基板を備えている。ヘッド基板の上にはグレーズ層が設けられ、グレーズ層の上に複数の発熱素子が設けられている。回路基板には、複数の発熱素子の発熱を制御するための駆動用ＩＣが実装されている。複数の発熱素子と駆動用ＩＣとは、ボンディングワイヤにより電気的に接続されている。

【0004】

発熱素子等の保護のために発熱素子の表面に保護膜が設けられている。駆動用ＩＣおよびボンディングワイヤは、保護のために封止体で覆われている。

【0005】

このようなサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタは、プラテンローラを備え、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された受像紙とインクリボンを発熱領域に押し付けつつ、受像紙とインクリボンを主走査方向に対して垂直な副走査方向に移動させる。

【0006】

このとき、インクリボンの背面が封止体に接触すると、インクリボンが擦られてカスが発生する問題がある。このカスが発熱素子に付着すると、発熱素子とインクリボンとの一様な接触が阻害され、画像の画質が低下する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００９－６６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

インクリボンが封止体に接触しても、インクリボンのカスの発生を抑制することができるサーマルプリントヘッドおよび該サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一つの実施形態によれば、サーマルプリントヘッドは、放熱板と、前記放熱板に載置された支持基板と、前記支持基板に積層されたグレーズ層と、前記グレーズ層上に設けられ主走査方向に配列された複数の発熱素子とを有するヘッド基板と、前記放熱板に前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように載置され、接続回路が設けられた回路基板と、前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面または前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に載置され、前記発熱素子および前記接続回路に電気的に接続された制御素子と、前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面および前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に、前記制御素子を覆うように設けられた封止体と、を具備する。前記封止体は、フィラーを含有し、前記フィラーは、粒径が１乃至３０μｍの範囲に分布し、粒径が２乃至１０μｍのフィラーの占有率が重量比で６７％である。前記封止体の表面粗さが、０．３μｍ以下である。

【発明の効果】

【0010】

本実施形態によれば、インクリボンが封止体に接触しても、インクリボンのカスの発生を抑制することができるサーマルプリントヘッドおよび該サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１に係るサーマルプリントヘッドを示す図。

【図2】実施形態１に係る封止体の表面状態を比較例と対比して示す図。

【図3】実施形態１に係る封止体の表面粗さを比較例と対比して示す図。

【図4】実施形態１に係るフィラーの粒度分布を示す図。

【図5】実施形態１に係るフィラーの含有率と封止体の特性との関係を説明するための模式図。

【図6】実施形態２に係るサーマルプリンタを示す断面図。

【図7】実施形態２に係るインクリボンのカス発生頻度を比較例と対比して説明するための模試図。

【図8】実施形態２に係る別のサーマルプリンタを示す断面図。

【図9】実施形態２に係る別のサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0013】

（実施形態１）
本実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図１乃至図４を用いて説明する。図１はサーマルプリントヘッドを示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＶ１－Ｖ１矢視断面図、図２は封止体の表面状態を比較例と対比して示す図、図３は封止体の表面粗さを比較例と対比して示す図、図４はフィラーの砥粒分布を示す図、図５はフィラーの含有率と封止体の特性との関係を説明するための模式図である。なお本実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。

【0014】

始めに、サーマルプリントヘッドについて説明する。
図１に示すように、サーマルプリントヘッド１０は、その要部として、放熱板１２、ヘッド基板１３、回路基板１４、駆動用ＩＣ１５およびボンディングワイヤ２４、２５を有する。ここで、放熱板１２の主面に、互いに隣接するヘッド基板１３および回路基板１４が接着剤２３を介し接着し載置される。

【0015】

そして、回路基板１４上に制御素子である駆動用ＩＣ１５が搭載され、硬性封止材料である例えばエポキシ系樹脂からなる封止体２６により気密封止されている。この封止体２６は回路基板１４およびヘッド基板１３に跨って設けられる。

【0016】

放熱板１２は、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属からなり、主走査方向Ｓ１に延びた短冊状になっている。そして、接着剤２３は、両面接着テープ、軟性のある例えばシリコン樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤からなる。

【0017】

ヘッド基板１３は、主走査方向Ｓ１に延びて放熱板１２上に取り付けられている。ヘッド基板１３は、支持基板１６およびグレーズ層１７を有する。支持基板１６は、耐熱性を有する絶縁体材料からなり、例えばアルミナなどのセラミックスにより構成されている。その他に、ＳｉＮ、ＳｉＣ、石英、ＡｌＮ、あるいはＳｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ等を含むファインセラミックスであってもよい。グレーズ層１７は、例えばＳｉＯ_２からなるガラス膜あるいは樹脂膜等からなり、支持基板１６に積層している。

【0018】

グレーズ層１７の上面には、主走査方向Ｓ１に垂直で印刷媒体が走行する副走査方向Ｓ２に延びて、互いに主走査方向Ｓ１に間隔を空けて配列された複数の発熱抵抗体１８が形成されている。そして、発熱抵抗体１８上に、個別電極２０および共通電極１９が間隙Ｇを挟んで対向して配設される。ここで、個別電極２０および共通電極１９からなる一対の電極は発熱抵抗体１８に重層し電気接続する。そして、これ等の間隙Ｇで露出する発熱抵抗体１８が発熱抵抗部となる。この発熱抵抗部は、その通電電極となる一対の電極と共に１つの発熱素子を構成し、主走査方向Ｓ１に所要ピッチ（ｄｐｉ：ドット／インチ）で帯状に配列され、発熱領域２１になる。個別電極２０は、後述の通り、ボンディングワイヤ２４を介して、駆動用ＩＣ１５に電気的に接続される。

【0019】

ここで、ヘッド基板１３は、例えば以下のようにして形成される。例えばアルミナセラミックスからなる板厚が０．５ｍｍ～１．０ｍｍ程度の細長の支持基板１６を用意し、その上面にガラスからなるグレーズ層１７を融着し焼成する。次に、グレーズ層１７の上面全体に、スパッタ装置等の薄膜形成装置により、抵抗体層および導電体層を順に積層する。その後、フォトエングレービングプロセスにより、導電体層および抵抗体層を発熱抵抗体部の形状パターンに加工する。続いて、間隙Ｇの導電体層をエッチング除去して所定の個別電極２０および共通電極１９にする。更に、個別電極２０、共通電極１９および発熱抵抗部を覆う保護膜２２を形成し、個別電極２０のボンディングワイヤ２４との接続箇所の上の保護膜２２に開口を形成する。

【0020】

ここで、抵抗体層は、例えばＴａＳｉＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の電気抵抗体材料からなる。導電体層は、例えば、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｌＣｕ合金等の金属を主材料に構成される。そして、保護膜２２は、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜あるいはＳｉＣ膜等の硬質で緻密な熱伝導性のある絶縁体材料から成る。ここで、保護膜２２の最表面に少なくともＳｉと炭素が含まれていると熱伝導性が高くなり好適である。この保護膜２２は、発熱素子アレイの一対の電極および発熱領域２１を少なくとも被覆し、記録媒体の圧接あるいは摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する機能を有する。

【0021】

回路基板１４は、ヘッド基板１３と副走査方向Ｓ２に隣り合うように放熱板１２の主面に配置され、ヘッド基板１３と並行して主走査方向Ｓ１に配列されている。

【0022】

回路基板１４のヘッド基板１３寄りの上面には、主走査方向Ｓ１に沿って所要数の駆動用ＩＣ１５が実装されている。駆動用ＩＣ１５は、発熱素子を制御可能なスイッチング機能を有する制御素子である。ボンディングワイヤ２４を介して、個別電極２０に電気的に接続している。

【0023】

駆動用ＩＣ１５およびボンディングワイヤ２４、２５は、エポキシ系樹脂からなる封止体２６によって封止されている。封止体２６は、ヘッド基板１３の回路基板１４寄りの上面に対して、駆動用ＩＣ１５およびボンディングワイヤ２４、２５を封止している。この封止体２６は、熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂塗液の塗布、１００℃程度における数時間の加熱処理による熱硬化を通して、所定箇所に形成される。

【0024】

封止体２６は、熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂塗液を主に用い、加熱処理による熱硬化により、駆動用ＩＣ１５およびボンディングワイヤ２４、２５がヘッド基板１３および回路基板１４上に保持形成（保護）する事を目的としている。この封止体２６は、熱硬化後にある柔らかさを持つシリコン系樹脂等を用いる事もある。

【0025】

封止体２６は、駆動用ＩＣ１５およびボンディングワイヤ２４、２５を保持および保護することが目的であることから、絶縁性、耐熱性、アスペクト比、濡れ性、表面張力、耐溶剤性等の特性を必要としており、さまざまな充填剤（フィラー）を混合して特性を満たしている。

【0026】

ほとんどの樹脂には何らかの充填剤（フィラー）が添加されていることが多く、同じ樹脂でもフィラーが違えば、性質も変わってくる。したがって、樹脂系の材料を検討する際には、どのような充填剤（フィラー）をどう添加するのかという点が重要となる。種類としては、セラミックス系や繊維系のもの、酸化物などが多く見受けられるが、基本的にはこの充填剤（フィラー）の持つ性質がそのまま反映されてくる。ただし同じ充填剤（フィラー）でも、大きさや形状、添加の仕方でも発揮される性質が異なる。

【0027】

実用上、充填剤（フィラー）の存在なしでは樹脂は工業的にも使うことが困難といえるほど重要な役割を果たしている。

【0028】

前述した、充填剤（フィラー）を樹脂に入れることで、もともとの材料になかった機能や性質、物性を付与できる。具体的に使用されている充填剤は、主に充填剤（フィラー）の種類・大きさ・形状によって決まるが、一種類のフィラーでも複数の性質を得られるものもある。

【0029】

たとえば、増量用としては炭酸カルシウム・タルク・シリカ・クレー等、補強用としては、ウォラストナイト、チタン酸カリウム、ゾノトライト、石膏繊維、アルミボレート、ＭＯＳ、アラミド繊維、各種ファイバー系、カーボンファイバー（炭素繊維）、グラスファイバー（ガラス繊維）、タルク、マイカ、ガラスフレーク、ポリオキシベンゾイルウィスカー等が、導電性を付与する為には、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、金属粉、金属繊維、金属箔等、難燃性付与としては、酸化アンチモン、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、赤燐、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、ドーソナイト等が挙げられる。

【0030】

充填剤（フィラー）は、通常１００μｍから１０ｎｍ程度まで大きさにかなりの幅のある材料であり、マクロフィラー（１００μｍ～１０μｍ）、ミクロフィラー（１０μｍ～１００ｎｍ）、ナノフィラー（１００ｎｍ～１０ｎｍ）に分類される。粒子の大きさは、性能に直接影響を及ぼすため、得たい特性に応じて使い分けていくことが必要となっている。

【0031】

一般に、粒子が小さいほど、充填剤（フィラー）の持っている性能の発現が高くなり、例えば機械的強度の向上などが見られるが、ハンドリングは難しくなる。充填剤（フィラー）は基本的には、粒子、粉体の形状で使用するので、他の粉体と同様に、ある大きさになるとこれらは固体とも液体とも異なる挙動を見せるようになり、粉体制御、粉体加工の技術が関係してくる。

【0032】

従来のサーマルプリントヘッドに使用される封止体の樹脂に使用されている充填剤（フィラー）の粒子径は平均２０μｍ（１μｍ～１００μｍ）を使用している。この時の封止体の表面粗さはＲａ０．４５μｍ、Ｒｍａｘ０．５５μｍが平均な値となっている。

【0033】

本実施形態において、充填剤（フィラー）の大きさを粒子径が２～７μｍを主とし（１μｍ～３０μｍ）内に分別した充填剤（フィラー）を樹脂に約６０％混ぜることで、硬化後の封止体の表面性がＲａ０．３μｍ以下となり、表面性が改善することで、インクリボン等が接触した場合においてもカス等の発生がなくなることで、発生したカスが発熱抵抗体へ移動し印画に不具合を生じさせる事が無くなり、良好な印画が得られる。

【0034】

次に、封止体２６について説明する。
サーマルプリントヘッドの封止体には、駆動用ＩＣ、ボンディングワイヤを保持、保護するために、絶縁性、耐熱性、アスペクト比、濡れ性、表面張力、耐溶剤性等の特性が要求される。これらの要求を満たすために、封止体としての樹脂には様々なフィラー（充填剤）が混合されている。

【0035】

後述するように、封止体は、フィラーが混合された樹脂を、例えばポッティングにより複数の駆動用ＩＣ１５、複数のボンディングワイヤ２４、２５と共にヘッド基板１３の一面及び回路基板１４の一面の境界付近に塗布し、熱硬化させることにより形成される。そのため、封止体の形状、特に高さには、樹脂の塗布量、樹脂の粘度等に依存してバラツキが生じる。

【0036】

後述するように、サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタにはプラテンローラが備えられている。サーマルプリンタはプラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域２１の間に挿入された受像紙とインクリボンを副走査方向Ｓ２に移動させる。

【0037】

一般にインクリボンは、耐熱・滑性層（厚さ０．１～２μｍ程度）をコーティングした樹脂製のベースフィルム（厚さ２．５～１２μｍ程度）とインク層（厚さ１～１０μｍ程度）とで構成されている。

【0038】

インクリボンのベースフィルムは、封止体のエポキシ系樹脂より柔らかい。インクリボンの背面が封止体に擦られると、インクリボンが封止体の表面粗さに応じて削られ、カスが発生する。カスはベースフィルムから耐熱・滑性層が剥離したものおよびベースフィルム基材の切削屑と推定される。このカスはインクリボンの移動とともに、発熱素子まで運ばれ、発熱素子に付着する。その結果、発熱素子とインクリボンとの一様な接触が阻害され、画像の画質の低下をもたらす。

【0039】

従って、サーマルプリントヘッドの封止体には、インクリボンが封止体に接触しても、インクリボンが削られないだけの平滑性が更に要求される。

【0040】

本実施形態の封止体２６は、フィラーを含有する熱硬化性のエポキシ系樹脂であり、０．３μｍ以下の表面粗さを有している。

【0041】

表面粗さには種々の定義があるか、ここでは算術平均粗さＲａとして説明する。算術平均粗さＲａとは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をy=ｆ（ｘ）で表したときに、次の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。Ｒａ＝（１／Ｌ）∫｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ、但し積分範囲は０からＬまで。

【0042】

また、Ｒｍａｘは、ここでは最大高さＲｙとして説明する。最大高さＲｙとは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。但し、Ｒｙを求める場合には、キズとみなされるような並みはずれて高い山及び低い谷がない部分から、基準長さだけ抜き取るものとする。

【0043】

封止体２６には、粒径が２μｍ～７μｍを主とし、粒度分布で１μｍ～３０μｍ内に分布したフィラーが重量比で約６０％混合されている。

【0044】

封止体２６は、例えば次のように形成される。
エポキシ系樹脂にフィラーを混合し十分に攪拌した後、エポキシ系樹脂を複数の駆動用ＩＣ１５、複数のボンディングワイヤ２４、２５と共にヘッド基板１３の一面及び回路基板１４の一面の境界付近に、例えばポッティングにより塗布する。

【0045】

塗布されたエポキシ系樹脂を、例えば１００℃程度の高温状態に保ち、数時間熱処理する。この高温状態において、エポキシ系樹脂の高分子間が架橋し熱硬化する。

【0046】

熱硬化の際に、エポキシ系樹脂は硬化収縮するので、フィラー等の含有物が表面に析出し、表面粗さが生じ易い。

【0047】

然し、本実施形態の封止体２６のエポキシ系樹脂には、粒径が２μｍ～７μｍ、粒度分布で１μｍ～３０μｍと適度な大きさを有し、密着性が良好なフィラーが重量比で６０％程度含まれているので、フィラーの表面析出が抑制され、０．３μｍ以下の表面粗さＲａが得られる。従って、インクリボンが封止体２６に擦られても、インクリボンが削られないだけの十分な平滑性を得ることが可能である。

【0048】

図２は封止体２６の表面状態を比較例と対比して示す微分干渉顕微鏡写真で、図２（ａ）が封止体２６の表面状態、図２（ｂ）が比較例の表面状態である。ここで、比較例とは、粒径が平均２０μｍ、粒径分布が１μｍ～１００μｍのフィラーを重量比で約６０％含有するエポキシ系樹脂を用いた封止体のことである。

【0049】

図２（ａ）に示すように、本実施形態の封止体２６では、微小な凹凸が一様に分布しており、きめ細かな面であることがわかる。フィラーの目立った表面析出は見られない。

【0050】

一方、図２（ｂ）に示すように、比較例では、比較的大きな塊が散在しており、フィラーが表面に析出し凝集していることがわかる。また、面のうねりも推察される。

【0051】

図３は封止体２６の表面粗さを比較例と対比して示す図で、図３（ａ）が封止体２６の表面粗さ、図３（ｂ）が比較例の表面粗さである。図３（ａ）、（ｂ）において上段が表面粗さの三次元マップ、下段がラインプロファイルを示している。表面粗さの測定はレーザ粗さ計により行った。測定領域の面積は、略５００μｍ□である。

【0052】

図３（ａ）に示すように、本実施形態の封止体２６では、表面の凹凸は漣状であり、表面粗さＲａが約０．２１μｍであることがわかる。

【0053】

一方、図３（ｂ）に示すように、比較例では、表面の凹凸は大きなうねりとともに突起状であり、表面粗さＲａが約０．４６μｍであることがわかる。

【0054】

図４は種々のフィラーの粒度分布を示す図である。ここで、横軸は粒径、縦軸は頻度である。比較例とは市販のフィラーのことである。サンプルＡからサンプルＤは、比較例のフィラーをメッシュサイズが順に小さくなる篩にかけて得られたフィラーのことである。

【0055】

図４に示すように、比較例では、フィラーの粒径が１μｍ～１００μｍ程度の範囲に分布しており、粒径２０μｍ付近に大きな第１のピークと、粒径２μｍ～３μｍ付近に小さな第２のピークが見られる。

【0056】

サンプルＡおよびサンプルＢでは、フィラーの粒径が１μｍ～１００μｍ程度の範囲に分布し、粒径２０μｍ付近に大きな第１のピークがあることは変わっていない。然し、粒径が大きいフィラーの頻度が若干減少し、第２のピーク付近の粒径を有するフィラーが増加している。粒径の大きなフィラーは、まだ十分に取り除かれていない。

【0057】

サンプルＣおよびサンプルＤでは、フィラーの粒径が１μｍ～３０μｍ程度の範囲に分布しており、粒度分布に顕著な変化がみられる。メッシュサイズが小さくなったことで、粒径の大きなフィラーが十分に取り除かれている。

【0058】

サンプルＣでは、粒径１０μｍ付近に大きな第１のピークと、粒径２μｍ～３μｍ付近に中程度の第２のピークを有している。粒度分布の基本的なパターンは変わっていないが、第１のピークと第２のピークにおける頻度の差は少ない。

【0059】

一方、サンプルＤでは、粒度分布に第１のピークおよび第２のピークは見られない。粒度分布は単峰性で、粒径２μｍ～７μｍ付近に略フラットな頂上がある。フィラーの粒径が揃ってきたことがわかる。

【0060】

サンプルＤのフィラーは、おおよそ粒径が１乃至３０μｍ程度の範囲に分布し、粒径が２乃至１０μｍ程度のフィラーの占有率が重量比で６７％程度のフィラーである。粒径が２乃至１０μｍ程度のフィラーの占有率は固定されたものではなく、篩の条件等によっても異なり一般的には１０％程度の変動が見込まれるものである。

【0061】

図５はエポキシ樹脂中のフィラーの含有率と封止体の特性の関係を説明するための模式図である。ここで、横軸はフィラーの含有率、左の縦軸は平滑性、右の縦軸は耐久性を示している。平滑性とは、表面粗さの逆数を意味している。

【0062】

封止体には、表面粗さが小さい（平滑性）ことの他に強度（耐久性）が要求されている。図５に示すように、平滑性はフィラーの含有率が少ないほど良好であるが、フィラーの含有率が過剰になると急激に悪化する特性を示す。一方、耐久性はフィラーの含有率が少ないと補強効果がなく樹脂本来の特性を示し、フィラーの含有率がある値以上では十分な耐久性が得られる。

【0063】

即ち、フィラーの含有率に対して平滑性と耐久性とはトレードオフの関係にあるので、両方の特性を満たすようにフィラーの含有率を定めることが望ましい。サンプルＤのフィラーを用いて、含有率を変えながら平滑性と耐久性を種々調べたところ、含有率として５０％乃至７０％程度が好ましく、より最適には６０％程度が好ましい結果が得られた。

【0064】

以上説明したように、本実施形態の封止体２６であるエポキシ系樹脂には、粒径が２μｍ～７μｍ、粒度分布で１μｍ～３０μｍと適度な大きさを有し、密着性が良好なフィラーが重量比で６０％程度含まれている。

【0065】

その結果、エポキシ系樹脂の熱硬化に起因するフィラーの析出が抑制され、０．３μｍ以下の表面粗さＲａを有する封止体２６が得られる。封止体２６は、インクリボンが封止体２６に擦られても、インクリボンが削られないだけの十分な平滑性を有している。従って、インクリボンのカスの発生を抑制することができるサーマルプリントヘッドが得られる。

【0066】

封止体２６がエポキシ系樹脂である場合について説明したが、インクリボンのカスの発生を抑制するという観点からはシリコン系樹脂等を用いることも可能ではある。シリコン系樹脂は熱硬化後もある程度柔軟性を有している。従って、インクリボンの背面が封止体であるシリコン系樹脂に擦られても、インクリボンが削られることによるカスの発生は抑制される。

【0067】

但し、封止体が駆動用ＩＣ、ボンディングワイヤを保持、保護する耐久性の観点からは、エポキシ系樹脂がより適している。

【0068】

フィラーは、シリカ、炭酸カルシウムなどの一種類に限られず、複数種類のフィラーを混合しても構わない。

【0069】

（実施形態２）
本実施形態に係るサーマルプリンタについて説明する。図６は本実施形態のサーマルプリンタを示す断面図、図７はインクリボンのカス発生頻度を比較例と対比して説明するための模試図である。

【0070】

図６に示すように、本実施形態のサーマルプリンタ４０は、図１に示す封止体２６を有するサーマルプリントヘッド１０を用いている。サーマルプリンタ４０はプラテンローラ４１を備えている。このプラテンローラ４１は、主走査方向Ｓ１を軸として、側面が発熱領域（複数の発熱素子が配列された帯状の領域）２１に接するように配置され、その軸４２を中心に回転可能に設けられている。

【0071】

サーマルプリンタ４０は、プラテンローラ４１の回転によって、プラテンローラ４１と発熱領域２１の間に挿入された受像紙４３とインクリボン４４を主走査方向Ｓ１に対して垂直な副走査方向Ｓ２に移動させる。この受像紙４３とインクリボン４４の移動に伴って、複数の発熱抵抗体１８を選択的に発熱させることにより、所望の画像を形成する。

【0072】

プラテンローラ４１は、複数の発熱抵抗体１８を選択的に発熱させるときは回転を停止し、発熱抵抗体１８を覆う保護膜２２に受像紙４３とインクリボン４４を押し付ける。プラテンローラ４０は、複数の発熱抵抗体１８の発熱が停止されると回転を開始し、感熱紙４３が副走査方向Ｓ２の走査距離だけ移動するのに要する角度だけ回転すると、回転を停止する。

【0073】

このとき、インクリボン４４が封止体２６と接触（図の破線で囲った擦過部４５）していると、インクリボン４４の背面（インク層と反対側の面、耐熱・滑性層がコーティングされた面）が、インクリボン４４の断続的な移動に伴って、断続的に擦られる。

【0074】

上述したように、封止体２６は表面粗さＲａが０．３μｍ以下の平滑性を有しているので、インクリボン４４の背面が封止体２６によって断続的に擦られることによる摩耗はわずかである。従って、インクリボン４４の背面が削られてカス（耐熱・滑性層の剥離片、ベースフィルム基材の切削屑等）が発生することが防止される。

【0075】

サーマルプリンタ４０を用いて、Ａ４サイズの受像紙４３に連続して画像を形成しインクリボン４４からカスの発生を確認する試験を行った。結果、２０，０００枚印刷しても、インクリボン４４から発生したカスに起因する画像の画質低下は認められなかった。

【0076】

また、使用済みのインクリボン４４の背面に擦過痕等も認められなかった。インクリボン４４の背面の擦過痕は、リールに巻き取られた使用済みのインクリボン４４をリールから引き出してルーペで観察する方法により行った。

【0077】

図７は上述した各種フィラーを用いて形成された封止体とインクリボンのカス発生頻度との関係を説明するための模式図である。カス発生頻度は比較例を基準とした相対値である。サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣのカス発生頻度は、比較例のカス発生頻度と同等か若干低減している程度であった。

【0078】

一方、サンプルＤのカス発生頻度は、比較例のカス発生頻度に比べて著しく低減していることが確認された。

【0079】

以上説明したように、本実施形態のサーマルプリンタ４０は、表面粗さＲａが０．３μｍ以下の平滑性を有する封止体２６を有するサーマルプリントヘッド１０を用いている。その結果、インクリボン４４が封止体２６に接触しても、インクリボン４４のカスの発生が抑制される。従って、インクリボン４４のカスに起因する画像の画質低下を防止したサーマルプリンタ４０が得られる。

【0080】

ちなみに、図２（ｂ）に示す比較例の封止体では、インクリボンが接触して、カスが発生するのを抑制するためには、研磨紙等を用いて表面を研磨する必要がある。その結果、作業に多大の時間と費用を要する。

【0081】

なお、封止体上に紙ガイドが配置されるサーマルプリントヘッドの場合は、インクリボンの背面は紙ガイドと接触する。紙ガイドはもともとインクリボンと接触することを目的として配置されるため、このようなカスの問題は起こらない。

【0082】

上述したサーマルプリントヘッド１０では、駆動用ＩＣ１５が回路基板１４のヘッド基板１３寄りの上面に載置されている場合について説明したが、ヘッド基板１３の回路基板１４寄りの上面に載置されていても構わない。また、グレーズ層１７が副走査方向Ｓ２の中央部よりも僅かに副走査反対方向寄りに、主走査方向Ｓ１に沿って延びる突状部を有する場合について説明したが、グレーズ層は平坦であっても構わない。

【0083】

図８は駆動用ＩＣがヘッド基板の回路基板寄りの上面に載置されているサーマルプリントヘッドを有するサーマルプリンタを示す断面図ある。図８に示すように、サーマルプリンタ５０では、駆動用ＩＣ１５がヘッド基板１３の回路基板１４寄りの上面に載置されている。

【0084】

駆動用ＩＣ１５がヘッド基板１３の回路基板１４寄りの上面に載置される場合、駆動用ＩＣ１５と発熱抵抗体１８との距離が短くなるので、発熱抵抗体１８と封止体２６とが接近する。その結果、インクリボン４４と封止体２６とが接触（図の破線で囲った擦過部５１）する確率が高くなるが、インクリボンのカスの発生を抑制する効果は同様に得ることができる。

【0085】

図９は平坦なグレーズ層を有するサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図である。図９に示すように、支持基板１６に平坦なグレーズ層１７が設けられている。グレーズ層１７の一面には、複数の発熱抵抗体１８、共通電極１９及び個別電極２０を覆う保護膜２２が形成されていることは、図１に示すサーマルプリントヘッド１０同様である。

【0086】

異なる点は、保護膜２２において発熱抵抗体１８を覆う部分にわずかに凹んだ凹部２２ａが設けられていることである。グレーズ層が平坦であると、プラテンローラとの間に挟まれるインクリボンと保護膜との接触面積が増加し、保護膜が摩耗し易くなる。

【0087】

そこで、インクリボンとの接触面積の増加を抑えるために、保護膜２２はわずかに凹んだ凹部２２ａを有している。この種のサーマルプリントヘッドにも本実施形態の封止体２６を用いることか可能である。

【0088】

グレーズ層が平坦であると、プラテンローラ４１と支持基板１６との距離が短くなるので、プラテンローラ４１と封止体２６とが更に接近する。その結果、インクリボン４４と封止体２６とが接触する確率も更に高くなるが、インクリボンのカスの発生を抑制する効果は同様に得ることができる。

【0089】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0090】

１０ サーマルプリントヘッド
１１ ヘッドユニット
１２ 放熱板
１３ ヘッド基板
１４ 回路基板
１５ 駆動用ＩＣ
１６ 支持基板
１７ グレーズ層
１８ 発熱素子
１９ 共通電極
２０ 個別電極
２１ 発熱領域
２２ 保護膜
２２ａ 凹部
２３ 接着剤
２４、２５ ボンディングワイヤ
２６ 封止体
４０、５０ サーマルプリンタ
４１ プラテンローラ
４２ 軸
４３ 受像紙
４４ インクリボン
４５、５１ 擦過部
Ｓ１ 主走査方向
Ｓ２ 副走査方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】